Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tổng hợp một lớp mới các phức chất sigma anion carbon liên kết với nhóm 1,3-dimethyl-2,6-dioxo-5-(2,4,6-trinitrophenyl)-1,2,3,6-tetrahydropyrimidin-4-olate với tư cách là vật liệu năng lượng cao không nhạy cảm –– các ứng dụng từ độ nhạy va đập và các thử nghiệm nhiệt
Tóm tắt
Các hợp chất thơm nitro poly là vật liệu có mật độ năng lượng cao. Các phức chất sigma anion carbon liên kết từ chúng có độ ổn định nhiệt đáng kể. Hiện tại, có một yêu cầu mạnh mẽ về vật liệu năng lượng cao không nhạy cảm (IHEDMs) có độ ổn định nhiệt trong lĩnh vực năng lượng, điều này đã thúc đẩy nghiên cứu hiện tại. Ba phức chất sigma anion carbon liên kết mới đã được tổng hợp từ 2-chloro-1,3,5-trinitrobenzene, 1,3-dimethylpyrimidine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione (acid barbituric 1,3-dimethyl) và các bazơ như triethanolamine, pyridine và N,N-diethylaniline, được đặc trưng bằng các dữ liệu UV–VIS, IR, 1H NMR, 13C NMR và phân tích nguyên tố. Cấu trúc phân tử của chúng đã được xác định thêm thông qua các nghiên cứu tán xạ tia X tinh thể đơn. Các thử nghiệm TGA/DTA đã được thực hiện ở bốn tốc độ gia nhiệt khác nhau (5, 10, 20 và 40 K/phút) và năng lượng kích hoạt đã được xác định bằng cách sử dụng đồ thị Ozawa và Kissinger. Các phức chất sigma anion carbon liên kết được báo cáo đã được chuẩn bị thông qua tổng hợp một lọ với tỷ lệ thu hồi tốt và độ tinh khiết cao. Các phức chất này là muối phân tử bao gồm các phần tử cation và anion. Bởi bản chất giống như muối, chúng rất ổn định lên tới 300°C và phân hủy trong hai giai đoạn khi tiếp tục gia nhiệt. Chúng ổn định trước tác động của búa 2 kg lên tới giới hạn chiều cao (160 cm) của thiết bị. Việc phân bố lại điện tích âm và các liên kết hydro khác nhau được quan sát trong các tinh thể của chúng là các yếu tố bổ sung cho độ ổn định nhiệt của chúng. Các vật liệu năng lượng cao không nhạy cảm mới trong phát hiện hiện tại có thể nhận được sự chú ý trong lĩnh vực năng lượng trong tương lai.
Từ khóa
#poly nitro aromatic compounds #carbon-bonded anionic sigma complexes #thermal stability #insensitive high energy density materials #TGA/DTA #crystal structureTài liệu tham khảo
Akhavan J. The chemistry of explosives. 2nd ed. Great Britain: Royal Society of Chemistry; 2004.
Agrawal JP, Hodgson RD. Organic Chemistry of Explosives. Chichester: John Wiley & Sons, UK; 2007.
Meyer R, Kohler J, Homburg A. Explosives. 6th ed. Germany: Wiley–VCH Verlag; 2007.
Agrawal JP. High energy materials. Germany: Wiley–VCH Verlag; 2010.
Klapötke TM. Chemistry of High Energy Materials. Berlin, Germany: Walter de Gruyter; 2011.
Guo Y, Gao H, Twamley B, Shreeve JM. Energetic nitrogen rich salts of N, N-bis[1(2)H-Tetrazole-5-yl]amine. Adv Mater. 2007;19:2884–8.
Cho SG. PI Index: A new quantitative scale for screening insensitive high energy density materials. Bull Korean Chem Soc. 2009;30(5):1177–80.
Demaris EE: Preparation and thermal studies on tetranitrodibenzotetraazapentalene: A thermally stable high explosive. US Patent 3089796, 1963
Nair UR, Asthana SN, Subhananda Rao A, Gandhe BR. Advances in High Energy Materials. Defence Sci J. 2010;60(2):137–51.
Urbanski T, Vasudeva SK. Heat Resistant Explosives. J Sci Ind Res. 1978;37:250–5.
Mukundan T, Purandave GN, Nair JK, Pansare SM, Sinha RK, Singh H. Explosive nitrotriazolone formulates. Def Sci J. 2002;52(2):127–33.
Sorescu DC, Boatz JA, Thompson DL. Classical and quantum-mechanical studies of crystalline FOX-7(1,1-diamine-2,2-dinitroethylene). J Phys Chem A. 2001;105:5010–21.
Latypov NV, Bergman J, Langlet A, Wellmar U, Bemm U. Synthesis and Reaction of 1,1-Diamino-2,2-dinitroethylene. Tetrahedron. 1998;54:11525–36.
Bracuti AJ. Crystal structure of 2,4-dinitroimidazole (24 DNI). J Chem Crystallogr. 1995;25:625–7.
Cho SG, Cheun YG, Park BS. A computational study of imidazole, 4-nitroimidazole, 5-nitroimidazole and 4,5-dinitroimidazole. J Mol Strut Theochem. 1998;432:41–53.
Coburn MD: Ammonium 2,4,5-trinitroimidazole. US Patent 4028154, 1977
Cromer DT, Storm CB. Structure of 4,4′,5,5′-tetranitro-2,2′-biimidazole dihydrate. Acta Crystallogr C. 1990;46:1957–8.
Fischer N, Klapotke TM, Scheutzow S, Stierstorfer J. Hydrazinium 5-Aminotetrazolate an Insensitive Energetic Material Containing 83.72% Nitrogen. Central Euro J Energy Mater. 2008;5(3–4):3–18.
Singh RP, Verma RD, Meshri DT, Shreev JM. Energetic Nitrogen-Rich Salts and Ionic liquids. Angew Chem Int Ed. 2006;45:35–84.
Klapötka TM. High Energy density Materials. Berlin, Heidelberg: Springer; 2007.
Syczewski M, Glinska IC, Boniuk H. Synthesis and properties of Dinitrourea (DNU) and its salts. Propell Explos Pyrotechnics. 1998;23:155–8.
He L, Tao GH, Parrish DA, Shreeve JM. Impact insensitive dinitromethanide salts. Chem Commun. 2013;49:10329–31.
Wartenberg C, Charrue P, Laral F. Conception, Synthesie et Characterisation d′un nouvel explosit insensible et energetique: LeDANTP. Propell Explos Pyrotechnics. 1995;20:23.
Kalaivani D, Malarvizhi R, Nethaji M. Synthesis, Spectral characterization, crystal structure and Thermal behavior of Tert-butyl 2,2-bis(2,4-dinitrophenyl) ethanoate. J Chem Crystallogr. 2012;42:1098–104.
Vogel AI. Text Book of Practical Organic Chemistry. 4th ed. London: Longman; 1978.
Bruker. APEX2, XPREP and SAINT-Plus. Madison, Wisconsin, USA: Bruker AXS Inc; 2004.
Altomare A, Cascarano G, Giacovazzo C, Guagliardi A. Completion and refinement of Crystal Structures with SIR92. J Appl Crystallogr. 1993;26:343–50.
Scheldrick GM. A short history of SHELX. Acta Crystallogr A. 2008;64:112–22.
Farrugia LJ. ORTEP-3 for Windows –a version of ORTEP-III with a Graphical User Interface (GUI). J Appl Crystallogr. 1997;30:565.
Macrae CF, Bruno IJ, Chisolm JA, Edgington PR, McCabe P, Pidcock E, et al. Mercury CSD. 2.0-new features for the visualization and investigation of crystal structures. J Appl Crystallogr. 2008;41:466–70.
Kissinger HE. Reaction kinetics in differential thermal analysis. Anal Chem. 1957;29:1702–6.
Ozawa T. A new method of analyzing thermo-gravimetric data. Bull Chem Soc Jpn. 1965;38:1881–6.
Doyle C. Kinetic analysis of thermo-gravimetric data. J Appl Polym Sci. 1961;5:285–92.
Silverstein RM, Webster FX. Spectrometric identification of Organic Compounds. New York: John Wiley and Sons; 2004.
Ramachandran E, Baskaran K, Natarajan S. XRD, thermal, FTIR and SEM studies on gel grown Y-glycine crystals. Cryst Res Technol. 2007;42:73–7.
Sharma YR. Elementary organic spectroscopy. New Delhi: S.Chand; 2010.
Kemp W. Organic spectroscopy. New York: PALGRAVE; 1991.
Reichardt C. Solvent effects in Organic Chemistry. New York: Verlag Chemie, Weinheim; 1979.
Maienschein JL, Garcia F. Thermal expansion of TATB-based explosives from 300 to 566 K. Thermochim Acta. 2002;384:71–83.
Gao W, Liu X, Su Z, Zhang S, Yang Q, Wei Q, et al. High- energy density materials with remarkable thermostability and insensitivity: Synthesis, structures and physicochemical properties of Pb(II) compounds with 3-(tetrazol-5-yl)triazole. J Mater Chem A. 2014;2:11958–65.
Nair UR, Gore GM, Sivabalan R, Pawar SJ, Asthana SN, Venugopalan S. Preparation and thermal studies on tetranitrodibenzo tetrazapentalene (TACOT): A thermally stable high explosive. J Hazard Mater. 2007;143:500–35.